Mühendislik nanoparçacıklarının canlı sistemler ve/veya çevre ile etkileşim türlerinin ve mekanizmalarının sistematik olarak incelenmesi

Son yıllarda, parçacıkların nanometre skalasında üretimleri artmıştır. Bu parçacıklar akademik ve endüstriyel alanlarda büyük ölçüde çalışılmakta ve nanoparçacık olarak isimlendirilmektedir. Nanoparçacıkların üretimi, gıda ürünlerinden kozmetik ürünlerine kadar çok geniş alanda kullanımı ve insanların nanoparçacıklara maruz kalma oranı günden güne artmış ve yaygınlaşmıştır. Bununla beraber çeşitli türlerdeki nanoparçacıkların üretimi ve uygulama alanlarında büyük bir artış görülmesine rağmen, bu parçacıklara maruz kalındıktan sonra etkilerini çalışan araştırmalar aynı oranda artış göstermesine rağmen, sistematik bir çalışma yapılmamasından dolayı aralarında bir fikir birliği oluşmamıştır. Buradan yola çıkarak, bu çalışmada, hücrelerle etkileşen çeşitli şekil, boyut ve türdeki oksit nanoparçacıkların in vitro ve in vivo toksisitelerinin sistematik bir şekilde incelenmesi amaçlanmıştır. Çalışmada ticari olarak satın alınan yalın haldeki titanyum dioksit (TiO2, E171) nanoparçacıkları, düzensiz şekil ve boyut dağılımına sahip yalın haldeki ve yüzeyleri amino propil silan (APTES) molekülüyle modifikasyonu gerçekleştirilen demir oksit (Fe3O4) nanoparçacıkları ve küresel şekil ve homojen boyut dağılımına sahip yalın haldeki ve yüzeyleri amino propil silan (APTES) molekülüyle modifikasyonu gerçekleştirilen demir oksit (Fe3O4) nanoparçacıkları kullanılmıştır. Bu nanoparçacıkların çözücü içerisinde dağılımları ve parçacık büyüklüğü hakkında genel bilgi edinmek için dinamik ışık saçılımı (DLS), yüzey morfoloji ve topografi analizleri için geçirimli elektron mikroskopisi (TEM), yüzey kimyasal yapısı ve yüzey modifikasyonlarının başarılı olup olmadığını analiz etmek için X-ray ışın spektroskopisi (XPS), kristal yapısı ve kristal özellikleri hakkında bilgi sahibi olmak için X-ışını kırınım spektroskopisi, yüzey alanı ve gözenek çapı analizi için Branauer- Emmet-Teller (BET), demir oksit nanoparçacıklarının manyetik özellik ve karakteristiğini belirlemek amacıyla titreşim numune manyetometresi (VSM) yöntemlerinden yararlanılarak fiziksel ve kimyasal özelliklerini belirlemek amacıyla sıralanan karakterizasyon işlemleri gerçekleştirilmiştir. Nanoparçacıkların toksik özelliklerinin belirlenebilmesi için hücre canlılık (MTT) ve oksidatif stres deneyleri gerçekleştirilmiştir. Bu amaçla, küresel şekle ve homojen boyut dağılımına sahip nanoparçacıkların in vitro ortamda sitotoksisitesi insan epitel kolorektal adenokarsinoma (CaCo-2) hücre hattı kullanılarak 7,81-500 µg/ml konsantrasyonlarında MTT'leri değerlendirilmiştir. Daha sonra, IC50/2 ve IC50/4 konsantrasyonlarında oksidatif stres özellikleri incelenmiştir. Küresel şekle ve homojen boyut dağılımına sahip demir oksit nanoparçacıkların in vivo genotoksik etki ve yaşam özelliği toksisitesi incelenmesi için ise tatlı su tatarcığı Chironomus riparius larvaları kullanılarak kg sediment başına 1, 5, 10, 50 ve 100 mg nano-Fe3O4 konsantrasyonlarında deneyler gerçekleştirilmiştir. Çalışma sonunda nanoparçacıkların başarılı bir şekilde yüzey modifikasyonu gerçekleştirilmiştir. Nanoparçacıkların fiziksel ve kimyasal özellikleri belirlenerek, in vivo ve in vitro deneyler yapılarak sistematik bir şekilde toksik özellikleri değerlendirilmiştir.